Spin torque induced dynamics and spin fluctuation in nanoscale non-collinear antiferromagnets

纳米级非共线反铁磁体中的自旋扭矩引起的动力学和自旋涨落

• 批准号: 22K14558
• 负责人: 竹内 祐太朗
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14558/
• 关键词: スピントロニクス; 反強磁性体; フラストレーション; スピントルク; スピン軌道トルク; スピンゆらぎ; ノンコリニア

本研究遂行にあたり必須となるナノスケールノンコリニア反強磁性微細素子の作製手法を確立し、異常ホール効果をはじめとするその量子効果を観測することができた。作製した素子において、スピンゆらぎの指標である熱安定性の素子サイズ依存性を調べて、その熱安定性が一斉反転モデルと核生成反転モデルによって説明できることが示された。本研究を通して、反強磁性体におけるスピンゆらぎおよび熱活性反転の科学的知見が得られた。ノンコリニア反強磁性体/重金属のヘテロ構造においてスピン軌道トルクを作用させたときのその磁気構造のダイナミクスを調べた。その結果、ノンコリニア反強磁性体の磁気状態を表す磁気八極子が従来の強磁性体の磁気モーメントとは異なるスピンダイナミクスを示すことがわかった。加えて、ノンコリニア反強磁性体/重金属の基本波および高調波ホール測定を行うことで、ノンコリニア反強磁性体薄膜の磁気異方性やそれに作用するスピン軌道トルクの定量的な評価が実現された。また、ノンコリニア反強磁性体エピタキシャル薄膜においてその異常ホール効果と磁気異方性の膜厚依存性を調べた。ノンコリニア反強磁性体の2回対称の磁気異方性は膜厚の減少とともに増加し、その増加が格子ひずみによるものであることがわかった。本研究によって、ノンコリニア反強磁性体のスピントルクによる特異なダイナミクスが明らかになるとともに、その高効率な電気的制御のためのデバイス特性評価手法が確立された。

This study carries out に あ た り must と な る ナ ノ ス ケ ー ル ノ ン コ リ ニ ア against strong magnetic micro element system technique を established し の son, abnormal ホ ー ル unseen fruit を は じ め と す る そ の quantum unseen fruit を 観 measuring す る こ と が で き た. Cropping し た element child に お い て, ス ピ ン ゆ ら ぎ の index で あ る thermal stability の element child サ イ ズ dependency を adjustable べ て, そ の hot stability が a 斉 inverse planning モ デ ル と nuclear generated inverse planning モ デ ル に よ っ て illustrate で き る こ と が shown さ れ た. This study を obtained られた based on the scientific knowledge of を て, antistrong magnets におけるスピ ゆらぎおよび ゆらぎおよび thermal activity anti転 が. ノ ン コ リ ニ ア against strong magnetic body/heavy metals の ヘ テ ロ tectonic に お い て ス ピ ン orbit ト ル ク を role さ せ た と き の そ の magnetic 気 tectonic の ダ イ ナ ミ ク ス を adjustable べ た. そ の results, ノ ン コ リ ニ ア against strong magnetic magnetic 気 の status を table す magnetic 気 octupole son が 従 to の strong magnetic magnetic 気 の モ ー メ ン ト と は different な る ス ピ ン ダ イ ナ ミ ク ス を shown す こ と が わ か っ た. Add え て, ノ ン コ リ ニ ア against strong magnetic body/heavy metals の basic wave お よ び high-profile wave ホ ー ル measurement line を う こ と で, ノ ン コ リ ニ ア against strong magnetic body thin film magnetic 気 の different party や そ れ に role す る ス ピ ン orbit ト ル ク の な of quantitative evaluation of 価 が be presently さ れ た. ま た, ノ ン コ リ ニ ア against strong magnetic body エ ピ タ キ シ ャ ル film に お い て そ の abnormal ホ ー ル unseen fruit と magnetic 気 square difference の film thickness dependence を adjustable べ た. ノ ン コ リ ニ ア against strong magnetic body の 2 back said seaborne の magnetic 気 square difference は film thickness の reduce と と も に raised し, そ の raised が requirement by grid ひ ず み に よ る も の で あ る こ と が わ か っ た. This study に よ っ て, ノ ン コ リ ニ ア against strong magnetic body の ス ピ ン ト ル ク に よ る specific な ダ イ ナ ミ ク ス が Ming ら か に な る と と も に, そ の suppression of high rate of unseen な electric 気 の た め の デ バ イ ス characteristics evaluation 価 gimmick が establish さ れ た.

项目成果

Thermal stability of non-collinear antiferromagnetic Mn3Sn nanodot

• DOI: 10.1063/5.0135709
• 发表时间: 2023-03
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Yuma Sato;Y. Takeuchi;Y. Yamane;Juyoung Yoon;S. Kanai;J. Ieda;H. Ohno;S. Fukami

Size dependence of thermal stability factor in non-collinear antiferromagnetic Mn3Sn nanodot

非共线反铁磁Mn3Sn纳米点热稳定因子的尺寸依赖性

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Sato;Y. Takeuchi;Y. Yamane;J.-Y. Yoon;S. Kanai;J. Ieda;H. Ohno;S. Fukami
• 通讯作者: S. Fukami

Dot size dependence of thermal stability in non-collinear antiferromagnet Mn3Sn

非共线反铁磁体 Mn3Sn 中热稳定性的点尺寸依赖性

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Sato;Y. Takeuchi;Y. Yamane;J. Yoon;S. Kanai;J. Ieda;H. Ohno and S. Fukami
• 通讯作者: H. Ohno and S. Fukami

Unconventional octupole dynamics of a non-collinear antiferromagnet driven by spin-orbit torque

自旋轨道扭矩驱动的非共线反铁磁体的非常规八极动力学

• 发表时间: 2023
• 作者: J.-Y. Yoon;P. Zhang;C. -T. Chou;Y. Takeuchi;T. Uchimura;J. T. Hou;J. Han;S. Kanai;H. Ohno;S. Fukami;L. Liu
• 通讯作者: L. Liu

Chiral-spin rotation of antiferromagnetic Weyl semimetal Mn3Sn by spin-orbit torque,

反铁磁 Weyl 半金属 Mn3Sn 通过自旋轨道扭矩进行手性自旋旋转，

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Takeuchi;Y. Yamane;J.-Y. Yoon;R. Itoh;R. Takechi;K. Kishi;S. DuttaGupta;S. Kanai;B. Jinnai;J. Ieda;H. Ohno;and S. Fukami
• 通讯作者: and S. Fukami